JP2006090975A - ３軸加速度センサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シリコン基板と重錘体とを、接合層を介して接合することにより、パイレックスガラス（「パイレックス」は登録商標）より比重が大きい材料を重錘体として使用することができ、小型化・薄型化を図ることができる３軸加速度センサおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る３軸加速度センサ１は、重錘体４２と、重錘体４２を支持する重錘体支持部１６と、重錘体４２および重錘体支持部１６と所定間隔をおいて外側に設けられた枠２１、４３と、枠の一部であるシリコン枠２１と重錘体支持部１６とを連結するように設けられた複数の可撓性の梁１９ａ、１９ｂとを有する３軸加速度センサ１において、重錘体４２は、パイレックスガラスより比重が大きい材料からなり、重錘体４２と重錘体支持部１６とを接合可能な材料からなる接合部４１ａを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、３軸加速度センサおよびその製造方法に関する。

従来より、３軸方向の加速度を検出することができる３軸加速度センサとして、シリコン基板からなる略四角形状の支持枠と、この支持枠の内部に形成され、可撓性を有する複数の薄肉の梁と、この複数の梁によって揺動自在に支持される重錘体と、複数の梁上に設けられている複数のピエゾ抵抗素子を金属配線によって接続することにより構成されるブリッジ回路とを備えたものが知られている。

このような３軸加速度センサでは、３軸加速度センサに所定方向の加速度が加わると、重錘体が揺動し、複数の梁に弾性変形が生じる。これにより、梁上に設けられているピエゾ抵抗素子の抵抗値が変化し、ブリッジ回路から出力される出力電圧が変化する。したがって、この出力電圧の変化を検知することにより、３軸加速度センサに加えられた加速度を検出することができる。

ここで、特許文献１に示す加速度センサでは、重錘体の材料としてシリコンが使用されており、特許文献２に示す加速度センサでは、重錘体の材料としてガラスが使用されている。

特開平７−２３４２４２号公報 特開平７−２０２２２０号公報

加速度センサの小型化・薄型化を図るには、重錘体の体積・厚さを小さくする必要がある。しかしながら、加速度センサの感度は、重錘体の質量に依存するため、重錘体の体積を小さくした場合、重錘体の質量も小さくなってしまい、加速度センサの感度が十分に得られないという問題がある。

また、従来のようなシリコンまたはガラスよりも比重が大きいタングステンなどからなる重錘体を成形した後、この重錘体とシリコン基板とを合成樹脂等の接着剤で固定することによって、３軸加速度センサを製作することができる。しかしながら、歩留まり良く製品化するためには、重錘体をシリコン基板に対して位置決めした状態で接着する必要がある。そのため、作業が煩雑になるという問題がある。

本発明は、これらの問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、シリコン基板（重錘体支持部）と重錘体とを、接合層（接合部）を介して接合することにより、シリコンまたはガラスより比重が大きい材料を重錘体として容易に使用することができ、小型化・薄型化を図ることができる３軸加速度センサおよびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一面において、本発明の３軸加速度センサは、重錘体と、該重錘体を支持する重錘体支持部と、前記重錘体および前記重錘体支持部と所定間隔をおいて外側に設けられた枠と、該枠と前記重錘体支持部とを連結するように設けられた複数の可撓性の梁とを有する３軸加速度センサにおいて、
前記重錘体は、パイレックスガラス（「パイレックス」は登録商標）より比重が大きい材料からなり、
前記重錘体と前記重錘体支持部とを接合可能な材料からなる接合部を有することを特徴とする。

以上のような構成を有する３軸加速度センサによれば、接合部を介することにより、従来から用いられていたパイレックスガラスより比重が大きい材料を重錘体として、シリコンなどの半導体からなる重錘体支持部に容易に接合することができる。これにより、このような３軸加速度センサを小型化・薄型化することができる。

また、本発明の３軸加速度センサでは、前記重錘体は、タングステン、金、銀、タンタルおよびこれらの少なくとも２以上を含む合金のいずれかからなることが好ましい。
これにより、重錘体をなす材料を選択することができる。

前記接合部は、パイレックスガラス、低融点ガラス、金属のいずれかを含むことが好ましい。
これにより、接合部の材料を選択することができる。

また、本発明の別の面において、本発明の３軸加速度センサの製造方法は、
重錘体を支持する重錘体支持部を半導体基板の一方の主面に形成する工程と、
前記半導体基板に複数のピエゾ抵抗素子を形成する工程と、
前記複数のピエゾ抵抗素子を接続する金属配線を前記半導体基板の他方の主面に形成する工程と、
前記半導体基板の一部を除去することにより、前記重錘体支持部と所定間隔をおいて外側に設けられた枠の一部と、前記重錘体支持部と前記枠とを連結するように設けられた複数の可撓性の梁とを形成する工程と、
パイレックスガラスより比重が大きい材料からなる金属基板の一方の主面に、接合層を形成する工程と、
前記重錘体支持部および前記枠の一部が形成された前記半導体基板の一方の主面に、前記接合層を介して前記金属基板を接合する工程と、
前記金属基板および前記接合層の一部を除去することにより、前記枠と、前記重錘体支持部に懸垂保持された前記重錘体とを形成する工程と、
を有することを特徴とする。

以上のような工程を有する３軸加速度センサの製造方法では、金属基板上に形成された接合層を介することにより、パイレックスガラスより比重が大きい材料を重錘体として、半導体基板から形成された重錘体支持部に容易に接合することができる。これにより、小型化・薄型化された３軸加速度センサを製造することができる。

また、３軸加速度センサの製造方法では、前記接合層形成工程において形成された前記接合層は、パイレックスガラスまたは低融点ガラスからなり、前記接合層の厚さは、１〜２０μｍの範囲である請求項５に記載の３軸加速度センサの製造方法。

これにより、パイレックスガラスまたは低融点ガラスからなる接合層において、重錘体と重錘体支持部との間に十分な接合力が得られるとともに、接合層の厚さが薄いため、３軸加速度センサを薄型化することができる。

また、別の実施形態では、本発明の３軸加速度センサの製造方法は、
重錘体を支持する重錘体支持部を半導体基板の一方の主面に形成する工程と、
前記半導体基板の他方の主面に、複数のピエゾ抵抗素子と該複数のピエゾ抵抗素子を接続する金属配線とを形成する工程と、
前記半導体基板の一部を除去することにより、前記重錘体支持部と所定間隔をおいて外側に設けられた枠の一部と、前記重錘体支持部と前記枠とを連結するように設けられた複数の可撓性の梁とを形成する工程と、
前記重錘体支持部および前記枠の一部が形成された前記半導体基板の一方の主面に、第１の接合層を形成する工程と、
パイレックスガラスより比重が大きい材料からなる金属基板の一方の主面に、第２の接合層を形成する工程と、
前記第１の接合層と前記第２の接合層とを接合させることにより、前記半導体基板と前記金属基板とを接合する工程と、
前記金属基板および前記第２の接合層の一部を除去することにより、前記枠と、前記重錘体支持部に懸垂保持された前記重錘体とを形成する工程と、
を有することを特徴とする。

以上のような工程を有する３軸加速度センサの製造方法は、第１の接合層および第２の接合層を接合することにより、パイレックスガラスより比重が大きい材料からなる重錘体を重錘体支持部に容易に接合することができる。これにより、小型化・薄型化された３軸加速度センサを製造することができる。

また、３軸加速度センサの製造方法では、前記第１接合層形成工程および第２接合層形成工程において形成された前記接合層は金属からなり、前記接合層の厚さは、０．１〜５μｍの範囲であることが好ましい。

これにより、重錘体と重錘体支持部との間において金属からなる第１の接合層および第２の接合層の接合力が十分に得られるとともに、第１の接合層および第２の接合層の厚さがそれぞれ薄いため、３軸加速度センサを薄型化することができる。

また、３軸加速度センサの製造方法では、前記接合工程は、陽極接合または拡散接合を含むことが好ましい。

これにより、半導体基板と金属基板とを容易に接合することができるとともに、金属基板を半導体基板に対して位置決めした状態で、容易・確実に接合することができる。また、陽極接合を用いた場合には、従来の製造工程をそのまま用いることができる。

また、３軸加速度センサの製造方法では、前記枠・重錘体形成工程は、ダイシング、エッチングおよびこれらの組み合わせのいずれかを含むことが好ましい。

これにより、金属基板および接合層の所定箇所を正確に除去することができる。

上述したおよび他の本発明の構成、作用および効果は、添付図面を参照して行う以下の好適実施形態の説明からより明らかとなるであろう。

以下、本発明の３軸加速度センサについて、添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明に係る３軸加速度センサの分解斜視図である。図２は、図１に示す３軸加速度センサのシリコン基板の上面図である。なお、本明細書においては、「上」及び「下」の文言を適宜使用するが、各部材の説明において、図１に示す矢印の向きを「上方向」とし、この矢印の逆の向きを「下方向」とする。

本発明に係る３軸加速度センサ１は、図１および図２に示すように、シリコン基板１０と、接合層４１が上部に成膜された金属基板４０と、ベース５０とを備えている。

シリコン基板１０は、金属基板４０の一部から構成される重錘体４２を支持する重錘体支持部１６と、重錘体支持部１６と所定間隔をおいて外側に設けられたシリコン枠（枠の一部）２１と、シリコン枠２１と重錘体支持部１６とを連結するように設けられた４本の可撓性の梁１９ａ、１９ｂと、梁１９ａ、１９ｂの上面にそれぞれ形成された複数のピエゾ抵抗素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃと、複数のピエゾ抵抗素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃを接続するアルミ配線（金属配線）３３（図２参照）とを備えている。

また、金属基板４０は、本実施形態では、タングステンからなり、上述のように、その上面に接合層４１が成膜されている。金属基板４０は、重錘体４２と、重錘体４２の周囲に所定間隔をおいて外側に配置された８個の金属枠４３とを備えている。ここで、接合層４１も、金属基板４０と同様に、９個に分割されており、図１に示すように、重錘体４２上に成膜された接合層４１を、特に、重錘体４２と重錘体支持部１６とを接合するための接合部４１ａという。なお、接合部４１ａは、本実施形態では、パイレックスガラスからなるが、その材料は特に限定されず、重錘体４２と重錘体支持部１６とを接合可能な材料であればよい。例えば、低融点ガラスや、金、銀、銅などの拡散性の強い金属（後述の別の製造工程における拡散接合が容易な金属）などでもよい。

ベース５０は、本実施形態では、シリコンからなり、略四角形のリング状をなし、８個の金属枠４３の下面が接合される接合部５２と、組み立て状態で重錘体４２との接触を回避するように、接合部５２のなすリングの内部に形成された略四角形状の凹部５１とを備えている。

次に、本発明の３軸加速度センサ１の上面の構成を説明する。図２に示すように、シリコン基板１０の中央には、略四角形状の重錘体支持部１６が形成されている。４本の梁１９ａ、１９ｂが、略四角形状の重錘体支持部１６の４辺の略中央部から対向するシリコン枠２１の各辺の略中央部に向けてそれぞれ延出し、対応するシリコン枠２１に連結されている。また、梁１９ａ、１９ｂは、上述のように、可撓性を有している。一方の梁１９ａ上には、ピエゾ抵抗素子３０ａ、３０ｃがそれぞれ２個形成されている。また、他方の梁１９ｂ上にはピエゾ抵抗素子３０ｂが２個形成されている。

本発明の３軸加速度センサ１では、図２に示す直交座標系において、梁１９ａ上に形成されているピエゾ抵抗素子３０ａ、３０ｃはそれぞれＸ方向、Ｚ方向の加速度を、梁１９ｂ上に形成されているピエゾ抵抗素子３０ｂはＹ軸方向の加速度を検知できるように構成されている。

上述のように、複数のピエゾ抵抗素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、アルミ配線３３によって接続されている。また、アルミ配線３３は、シリコン枠２１の外縁近傍に形成された複数のアルミパッド３４（図２では、シリコン枠２１の各辺に４または５つ、合計１８個のアルミパッド３４が示される）にも接続されている。ピエゾ抵抗素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、アルミ配線３３およびアルミパッド３４は、３軸方向の加速度を検出するセンサとして機能するブリッジ回路を構成する。なお、ＸＹＺ方向の３つのブリッジ回路の各頂点を構成するアルミパッド３４は、各ブリッジの対向する頂点のグループ毎に、図示しない増幅回路（アンプ）や温度補償回路などの出力側か、あるいは、入力電圧（Ｖｃｃ）側に接続される。

３軸加速度センサ１に加速度が加わると、重錘体支持部１６に支持されている重錘体４２が揺動する。これにより、梁１９ａ、１９ｂは弾性変形し、梁１９ａ、１９ｂ上に形成されているピエゾ抵抗素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃの抵抗値が３軸加速度センサ１に加わった加速度の方向に応じて変化する。そのため、ピエゾ抵抗素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、アルミ配線３３およびアルミパッド３４から構成されるブリッジ回路の出力電圧が変化する。３軸加速度センサ１では、この電圧変化を検知することにより、３軸加速度センサ１に加えられた加速度を検出することができる。

次に、本発明の３軸加速度センサ１の一製造方法を、図３から図６を用いて、詳細に説明する。なお、図３および図４は、図２中のＡ−Ａ断面線での断面図を表し、図５は、図２中のＢ−Ｂ断面線での断面図を表し、図６は、シリコン基板１０と金属基板４０が接合された状態で、Ａ−Ａ断面線が表す位置のシリコン基板１０および金属基板４０の断面図を表す。

まず、図３（ａ）に示すようなシリコン基板１０を用意する。本実施形態では、シリコン基板１０の厚さは、２００μｍである。

シリコン基板１０を酸化性雰囲気中で加熱することによって、図３（ｂ）に示すように、シリコン基板１０の上下面に酸化膜を形成する。これにより、シリコン層２２の上面（他方の主面）側にはシリコン酸化層１１が、シリコン層２２の下面（一方の主面）側には、シリコン酸化層１２が形成される。ここで、シリコン酸化層１１および２２の厚さは、それぞれ０．５〜３．０μｍであることが好ましい。

次いで、シリコン基板１０のシリコン酸化層１１側から不純物、例えばボロンを注入し、熱処理を行うことで不純物をシリコン層２２中に拡散させる。これにより、図３（ｃ）に示すようにシリコン酸化層１１との界面近傍のシリコン層２２に複数の第１のピエゾ抵抗領域３１を形成する。

形成した第１のピエゾ抵抗領域３１の下方に位置するシリコン酸化層１２の一部をエッチングにより除去する。シリコン層２２の図３（ｃ）中の下面（シリコン基板１０の一方の主面）側を再びエッチングすることで、シリコン酸化層１２で覆われていない部分を腐食し、図３（ｄ）に示すように凹部１３を形成する。

次いで、シリコン基板１０のシリコン酸化層１１側からシリコン層２２に再び不純物を注入し、熱処理を行うことで不純物をシリコン層２２中に拡散させる。この場合、シリコン酸化層１１との界面近傍のシリコン層２２であって、第１のピエゾ抵抗領域３１に隣接する部分（図４（ａ）では、第１のピエゾ抵抗領域３１のシリコン層２２の外周側に隣接する部分）に第２のピエゾ抵抗領域３２を形成する。図４（ａ）に示す断面図では、第１のピエゾ抵抗領域３１とシリコン基板１０の側面との間の第１のピエゾ抵抗領域３１の側面に、第２のピエゾ抵抗領域３２が当接した状態で形成されている。第２のピエゾ抵抗領域３２の不純物濃度は、第１のピエゾ抵抗領域３１の不純物濃度より高くなっている。このように、上述のピエゾ抵抗素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、それぞれ第１のピエゾ抵抗領域３１と第２のピエゾ抵抗領域３２とから構成される。

次いで、シリコン基板１０に熱処理を行い、凹部１３の一部にシリコン酸化層１４を形成する。この状態でシリコン基板１０をエッチングすることで、シリコン層２２の酸化膜に覆われていない部分をエッチングする。これにより図４（ｂ）に示すように、断面略台形の凹部１５を形成する。

次いで、図４（ｃ）に示すように、シリコン基板１０の下面（一方の主面）側の酸化層１２、１４を除去する。これにより、シリコン層２２の略中央部分に、重錘体４２をシリコン基板１０の下面（一方の主面）側で支持する重錘体支持部１６を形成することができる。また、重錘体支持部１６の外側であって、断面略台形の凹部１５を重錘体支持部１６と挟む位置にシリコン枠２１を形成することができる。

また、図４（ｃ）に示すように、シリコン基板１０の上面（他方の主面）側のシリコン酸化層１１に、第１のピエゾ抵抗領域３１まで貫通する複数のコンタクトホール１７を形成する。

その後、シリコン酸化層１１の上面側からアルミニウムを蒸着させる。蒸着したアルミニウム層上にパターニングを行った後、エッチングすることにより、アルミ配線（金属配線）３３およびアルミパッド３４（図２参照）を形成する。これにより、図４（ｄ）に示すように、コンタクトホール１７を通して、複数の第１のピエゾ抵抗領域３１にアルミ配線３３が接続される。

次いで、図５（ａ）に示すように、シリコン酸化層１１上の規定部分（すなわち、図２における貫通部分以外の部分）に、フォトリソグラフィーによりレジスト層１８を形成し、レジスト層１８の存在しない部分のシリコン酸化層１１をプラズマエッチング等のドライエッチングにより除去する。

そして、図５（ｂ）に示すように、シリコン基板１０の上面側からプラズマエッチングを行うことで、図５（ａ）中のシリコン層２２の一部である除去部２０を除去する。これにより、重錘体支持部１６とシリコン枠２１とを連結する複数の梁１９ａ、１９ｂが形成される。梁１９ａ、１９ｂはシリコン枠２１より薄くなっており、その厚さは１４μｍ程度である。

また、図６（ａ）に示すように、タングステンからなる金属基板４０を用意する。金属基板４０の厚さは、２００〜５００μｍである。（発明者の方にご確認ください）
そして、図６（ｂ）に示すように、金属基板４０の上面（一方の主面）に、スパッタ成膜もしくは蒸着成膜等によって、パイレックスガラスからなる接合層４１を形成する。接合層４１の厚さは、１〜２０μｍの範囲であることが好ましい。

次いで、図６（ｃ）に示すように、上述のように形成されたシリコン基板１０（すなわち、図５（ｂ）に示すようなシリコン基板１０）の下面（一方の主面）側に、接合層４１を介して金属基板４０を陽極接合によって接合する。より詳しくは、シリコン基板１０の重錘体支持部１６およびシリコン枠２１の下面（シリコン基板１０の一方の主面側）が、接合層４１に当接した状態で接合する。

次いで、図６（ｄ）に示すように、金属基板４０の下面（他方の主面）側から、図６（ｄ）中の上方向にダイシングすることにより、金属基板４０および接合層４１の一部を除去する。図１に示すように、金属基板４０を４つの直線方向にダイシングすることにより、金属基板４０は、９個に分割される。図１に示すように９個に分割された金属基板４０のうち、中央の１個が重錘体４２としての機能を果たす。この重錘体４２は、重錘体支持部１６と接合部４１ａを介して接合している。また、この重錘体４２の周囲に形成した金属枠４３の上面は、接合層４１を介してシリコン枠２１の下面に接合している。これにより、シリコン枠２１および金属枠４３は、それぞれ、重錘体支持部１６および重錘体４２と所定間隔をおいて外側に形成された枠としての役割を果たす。

金属枠４３の下面を前述したベース５０の接合部５２に接合し、本実施形態の３軸加速度センサ１が完成する。

以上説明したように、本実施形態の３軸加速度センサ１において、金属基板４０の上面（一方の主面）に接合層４１を予め形成することによって、金属基板４０をシリコン基板１０に容易に接合することができる。また、金属基板４０をダイシングすることにより、その一部がシリコン基板１０の重錘体支持部１６に接合部４１ａを介して接合された重錘体４２となる。

このように、接合層４１を用いることにより、従来ではシリコン基板１０に容易に接合することができなかったパイレックスガラスより比重が大きい金属（本実施形態では、タングステン）を重錘体４２として使用することができる。
これにより、３軸加速度センサ１を小型化・薄型化することができる。

なお、本発明の３軸加速度センサ１は、家電、映像機器の傾斜・振動を検出するセンサ、携帯ゲーム機およびゲームコントローラの姿勢を検出するセンサ、セキュリティ用に窓等に設置し傾斜・振動を検出するセンサ、ロボットの姿勢を検出するセンサ、スポーツにおいて、フォームを確認するために人間の姿勢を検出するセンサ、精密電子機器の落下を検出するセンサ等に使用される。

なお、本発明の３軸加速度センサ１では、タングステンからなる重錘体４２を用いて説明したが、これに限られることなく、パイレックスガラスより比重が大きい材料であれば、例えば、金、銀、タンタルおよびこれらの少なくとも２以上を含む合金など、いずれの材料からなる重錘体を使用してもよい。

また、本発明の３軸加速度センサ１では、パイレックスガラスからなる接合層４１（接合部４１ａ）を用いて説明したが、これに限られることなく、低融点ガラスからなる接合層（接合部）を使用してもよい。この場合においても、その厚さは１〜２０μｍの範囲であることが好ましい。

また、本発明の３軸加速度センサ１では、ダイシングにより金属基板４０の一部を除去し、金属基板４０を分割する工程を用いて説明したが、これに限られることなく、エッチングまたはダイシングとエッチングとを組み合わせた方法により、金属基板４０の一部を除去し、金属基板４０を分割してもよい。

次に、図７を用いて、本発明に係る３軸加速度センサ１の製造方法の別の実施形態を説明する。なお、本実施形態では、上述の製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

本実施形態では、本発明の３軸加速度センサ１において、接合層４１（接合部４１ａ）として、金属からなる接合層（接合部）を使用する場合について説明する。以下、接合層４１として金属を用いる場合における本発明の３軸加速度センサ１の製造工程を示す。なお、以下の説明で使用する図７は、図２中のＡ−Ａ断面線での断面図を表す。

上述の図４（ｄ）までの工程を終了した後、図７（ａ）に示すように、重錘体支持部１６およびシリコン枠２１のシリコン基板１０の下面（一方の主面）側に、スパッタ成膜もしくは蒸着成膜によって、金属からなる第１の接合層６１を形成する。ここで、接合層６１の厚さは、０．１〜５μｍの範囲であることが好ましい。

次いで、図７（ｂ）に示すように、金属基板４０の上面（一方の主面）に、スパッタ成膜もしくは蒸着成膜によって、金属からなる第２の接合層６２を形成する。同様に、接合層６２の厚さは、０．１〜５μｍの範囲であることが好ましい。なお、第１および第２の接合層６１、６２を構成する金属は、同種のものでもよく、後述するように、熱圧着（拡散接合）が可能な種類同士であれば、異なる種類のものでもよい。

次いで、シリコン基板１０の下面（一方の主面）側に形成された第１の接合層６１と、金属基板４０の上面（一方の主面）側に形成された第２の接合層６２とを拡散接合によって接合する。これにより、図７（ｃ）に示すように、第１の接合層６１と第２の接合層６２とからなる接合層６３が、シリコン基板１０と金属基板４０との間に形成される。言い換えると、シリコン基板１０の重錘体支持部１６およびシリコン枠２１の下面（シリコン基板１０の一方の主面側）が、接合層６３（第１および第２の接合層６１、６２）を介することにより、金属基板４０に接合される。次いで、図７（ｄ）に示すように、金属基板４０の下面（他方の主面）側から、図７（ｄ）中の上方向にダイシングすることにより金属基板４０および接合層６３の一部を除去する。これらの工程を経ることにより、本発明の３軸加速度センサ１を製造することもできる。

本発明に係る３軸加速度センサの分解斜視図である。 図１に示すシリコン基板の上面図である。 図１に示す３軸加速度センサの製造工程を示す縦断面図である。 図１に示す３軸加速度センサの製造工程を示す縦断面図である。 図１に示す３軸加速度センサの製造工程を示す縦断面図である。 図１に示す３軸加速度センサの製造工程を示す縦断面図である。 ３軸加速度センサの製造工程の別の実施形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１ ３軸加速度センサ
１０ シリコン基板
１１ シリコン酸化層
１２ シリコン酸化層
１３ 凹部
１４ シリコン酸化層
１５ 断面略台形の凹部
１６ 重錘体支持部
１７ コンタクトホール
１８ レジスト層
１９ａ 梁
１９ｂ 梁
２０ 除去部
２１ シリコン枠
２２ シリコン層
３０ａ ピエゾ抵抗素子
３０ｂ ピエゾ抵抗素子
３０ｃ ピエゾ抵抗素子
３１ 第１のピエゾ抵抗領域
３２ 第２のピエゾ抵抗領域
３３ アルミ配線
３４ アルミパッド
４０ 金属基板
４１ 接合層
４１ａ 接合部
４２ 重錘体
４３ 金属枠
５０ ベース
５１ 凹部
５２ 接合部
６１ 第１の接合層
６２ 第２の接合層
６３ 接合層

Claims (9)

1. 重錘体と、該重錘体を支持する重錘体支持部と、前記重錘体および前記重錘体支持部と所定間隔をおいて外側に設けられた枠と、該枠と前記重錘体支持部とを連結するように設けられた複数の可撓性の梁とを有する３軸加速度センサにおいて、
   前記重錘体は、パイレックスガラス（「パイレックス」は登録商標）より比重が大きい材料からなり、
   前記重錘体と前記重錘体支持部とを接合可能な材料からなる接合部を有することを特徴とする３軸加速度センサ。
2. 前記重錘体は、タングステン、金、銀、タンタルおよびこれらの少なくとも２以上を含む合金のいずれかからなる請求項１に記載の３軸加速度センサ。
3. 前記接合部は、パイレックスガラス、低融点ガラス、金属のいずれかを含む請求項１または２に記載の３軸加速度センサ。
4. 重錘体を支持する重錘体支持部を半導体基板の一方の主面に形成する工程と、
   前記半導体基板に複数のピエゾ抵抗素子を形成する工程と、
   前記複数のピエゾ抵抗素子を接続する金属配線を前記半導体基板の他方の主面に形成する工程と、
   前記半導体基板の一部を除去することにより、前記重錘体支持部と所定間隔をおいて外側に設けられた枠の一部と、前記重錘体支持部と前記枠とを連結するように設けられた複数の可撓性の梁とを形成する工程と、
   パイレックスガラスより比重が大きい材料からなる金属基板の一方の主面に、接合層を形成する工程と、
   前記重錘体支持部および前記枠の一部が形成された前記半導体基板の一方の主面に、前記接合層を介して前記金属基板を接合する工程と、
   前記金属基板および前記接合層の一部を除去することにより、前記枠と、前記重錘体支持部に懸垂保持された前記重錘体とを形成する工程と、
   を有することを特徴とする３軸加速度センサの製造方法。
5. 前記接合層形成工程において形成された前記接合層は、パイレックスガラスまたは低融点ガラスからなり、前記接合層の厚さは、１〜２０μｍの範囲である請求項４に記載の３軸加速度センサの製造方法。
6. 重錘体を支持する重錘体支持部を半導体基板の一方の主面に形成する工程と、
   前記半導体基板の他方の主面に、複数のピエゾ抵抗素子と該複数のピエゾ抵抗素子を接続する金属配線とを形成する工程と、
   前記半導体基板の一部を除去することにより、前記重錘体支持部と所定間隔をおいて外側に設けられた枠の一部と、前記重錘体支持部と前記枠とを連結するように設けられた複数の可撓性の梁とを形成する工程と、
   前記重錘体支持部および前記枠の一部が形成された前記半導体基板の一方の主面に、第１の接合層を形成する工程と、
   パイレックスガラスより比重が大きい材料からなる金属基板の一方の主面に、第２の接合層を形成する工程と、
   前記第１の接合層と前記第２の接合層とを接合させることにより、前記半導体基板と前記金属基板とを接合する工程と、
   前記金属基板および前記第２の接合層の一部を除去することにより、前記枠と、前記重錘体支持部に懸垂保持された前記重錘体とを形成する工程と、
   を有することを特徴とする３軸加速度センサの製造方法。
7. 前記第１接合層形成工程および第２接合層形成工程において形成された前記接合層は、金属からなり、前記接合層の厚さは、０．１〜５μｍの範囲である請求項６に記載の３軸加速度センサの製造方法。
8. 前記接合工程は、陽極接合または拡散接合を含む請求項６または７に記載の３軸加速度センサの製造方法。
9. 前記枠・重錘体形成工程は、ダイシング、エッチングおよびこれらの組み合わせのいずれかを含む請求項６ないし８のいずれかに記載の３軸加速度センサの製造方法。

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